Receptory tepelného záření u brouků

Krasci (čeleď Buprestidae) rodu Melanophila jsou pověstní tím, že se ve velkém počtu slétávají k lesním požárům. Dokážou při tom překonat vzdálenost i 50 km. Důvod tohoto počínání je zřejmý – larvy těchto brouků se zdárně vyvíjejí pouze v čerstvě ohořelém dřevě. Méně zřejmý byl donedávna způsob, jakým se krasci orientují. Pokusy ukázaly, že při vyhledávání hořících míst nevyužívají ani čichové, ani zvukové podněty.
H. Schmitz, H. Bleckmann a M. Mürtz objevili při studiu elektrofyziologie krasců rodu Melanophila orgány citlivé na tepelné záření. Jde o první nález infračervených receptorů u hmyzu. Orgán je párový, je umístěn na hrudi (obr. 1) a na každé straně se skládá z 50 – 100 senzil (malých smyslových orgánů). Ultrastruktura senzorického aparátu je obdobná jako u hmyzích mechanoreceptorů (obr. 2). Zdá se, že termoreceptory krasců jsou právě od mechanoreceptorů odvozeny, neboť reagují také na některé druhy mechanického dráždění.


	1. Termorecepční orgány krasce Melanophila acuminata (délka těla 10 mm) jsou umístěny v blízkosti kyčlí prostředního páru nohou tak, že během letu jsou celé vystaveny přicházejícímu záření. 2. Stavba senzily umožňující krascům vnímat tepelné záření. Kresby © Radka Berkmanová

3. Krasec Melanophila acuminata žije v Čechách řídce na celém území v jehličnatých lesích. Snímek © Ivo Jeniš

Podráždění senzily infračerveným zářením vede ke škubavým pohybům tykadly brouka. Nejcitlivěji reaguje senzila na teplo o vlnových délkách 2,5 – 4 mm, což odpovídá záření, které vzniká při lesních požárech. Intenzita záření přitom může být velmi malá – 0,06 mW/cm².
Sférické tělísko v senzile je tvořeno organickými molekulami s větším množstvím skupin C—H a O—H. Tyto skupiny rezonují právě v pásmu 3 mm, a proto mohou absorbovat tepelné záření odpovídajících vlnových délek. Teplo způsobuje během několika milisekund změny objemu sférického tělíska a tím deformuje (roztahuje nebo stahuje) jednotlivé úseky dendritů. Přestože deformace se pohybují řádově v nanometrech, stačí to k podráždění mechanoreceptorů. Obdobný převod infračerveného záření na mechanickou akci jako u krasců je využíván i při velmi citlivé měřicí technice nazývané fotoakustická spektroskopie.

Termorecepční orgány jsou známy u několika druhů dvou zcela nepříbuzných čeledí hadů. Tepločivné jamky hroznýšovitých hadů jsou primitivnější svou stavbou i citlivostí vůči podnětům. Proto mají hroznýši větší počet jamek umístěných ve dvou řadách kolem retních štítků horní i dolní čelisti. Druhou skupinou hadů „vlastnících“ termoreceptory jsou chřestýšovití. Jejich orgány jsou vyspělejší jak svou stavbou, tak také funkcí. Chřestýši jsou schopni rozlišit tepelné změny v řádech setiny stupně Celsia. Teplo vnímají párovitým orgánem, který sestává z jediné jamky na každé straně hlavy mezi okem a nozdrou.
Jak hroznýši, tak chřestýši jsou většinou noční hadi a termoreceptory využívají hlavně k lovu kořisti. Jsou přitom schopni odlišit od tepelného pozadí nejen teplejší, ale i studenější živočichy. Nejsou tak omezeni na lov teplokrevných zvířat, ale dobře „vidí“ např. i žáby.

V minulosti byly termoreceptory známy pouze u dvou skupin hadů (obr. 4), u některých hroznýšovitých a u chřestýšů, kteří je využívají zejména k lovení kořisti za tmy. Tepločivné orgány těchto plazů jsou tzv. pravými termoreceptory, neboť tepelné záření zahřívá tenkou membránu, která je prostoupena výběžky trojklanného nervu (nervus trigeminus). Mechanizmus detekce infračerveného záření u krasců rodu Melanophila je odlišný. Využívá tvarových změn ohřívaných, nebo naopak ochlazovaných těles a vlastní recepce je založena na mechanoreceptorech.
(Podle Nature 386, 773, 1997)
Pavel Hošek

Zpět na domovskou stránku